一种管道外检测机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种管道外检测机器人。

背景技术

管道在生活中种类丰富，且其处处可见，尤其是工业管道，在使用过程中存在泄露、腐蚀等危险情况，因此管道外检测不可或缺，但管道跨度长、所在环境恶劣，且危险系数大，不适合人类亲身检测，另外人类亲身检测成本高、效率低、劳动强度大，因此目前设计有管道外检测机器人代替人工对管道进行检测。目前的管道外检测机器人按照运动形式可分为轮式、履带式、蠕动式、螺旋式、行走式。轮式检测机器人的轮子与管壁的摩擦力有限，对管道表面粗糙程度适应性不强，且局部越障能力不强；履带式检测机器人设计结构复杂，不易操纵；螺旋式检测机器人设计复杂、成本高；行走式检测机器人结构复杂，且制造和控制难度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道外检测机器人，以解决上述现有技术存在的问题，结构精简、成本低、应用范围广、设计合理且易于实现的管道外检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种管道外检测机器人，包括执行单元，两个所述执行单元对称设置，所述执行单元包括齿轮夹爪机构，所述齿轮夹爪机构能够夹持并固定于管道上；连接机构，其与两个所述执行单元顶部活动连接，能够驱动所述执行单元运动；所述连接机构上安装有检测模块，所述检测模块用于管道外检测；本发明通过执行单元往复运动，同时配合不断夹持管道外壁和松开管道外壁，实现在管道外壁上的移动，进而连接机构上的检测模块能够对管道外进行实时监测。

可选的，所述执行单元还包括支撑机构，所述支撑机构顶部与所述连接机构活动连接，所述支撑机构底部与所述齿轮夹爪机构活动连接；所述连接机构能够驱动所述支撑机构运动，支撑机构类似于机器人的腿部结构，能够往复前后移动，进而实现前进或后退，配合齿轮夹爪机构对管道外壁的夹持和松开，实现了在管道上的前后移动。

可选的，所述支撑机构包括U形结构的第一支撑机架和U形结构的第二支撑机架，所述第一支撑机架的底板和第二支撑机架的底板固定连接，所述第一支撑机架的两个侧板与所述连接机构铰接，所述连接机构上设有驱动模块，所述驱动模块包括驱动舵机，所述驱动舵机能够驱动所述第一支撑机架绕铰接点转动，驱动舵机的输出轴与第一支撑机架连接，驱动舵机接收控制端的指令运行，其能够带动第一支撑机架转动，进而实现类似于机器人腿部的前后移动。

可选的，所述齿轮夹爪机构包括固定壳体，所述支撑机构底部与所述固定壳体铰接，所述固定壳体上设有第一舵机，所述第一舵机能够驱动所述固定壳体与所述支撑机构相对转动，第一舵机处的结构相当于机器人的踝关节，其可以接收控制端的指令运动，进而驱动固定壳体摆动设定角度，实现辅助前进和后退的目的；所述固定壳体上设有传动组件，所述传动组件连接有两个对称布置的夹爪，所述传动组件传动连接有第二舵机，所述第二舵机能够通过所述传动组件驱动两个所述夹爪夹持或松开管道外壁。

可选的，所述传动组件包括啮合传动的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二舵机传动连接；所述第一齿轮和第二齿轮远离所述支撑机构一端均分别固定连接有一个所述夹爪，第二舵机驱动第一齿轮转动，第一齿轮啮合的第二齿轮跟随转动，进而两个夹爪跟随齿轮固定相向运动或相背运动，实现对管道的夹持或松开。

可选的，所述夹爪为半圆弧状结构，用于抱紧管道。

可选的，所述检测模块包括微型工业摄像头和传感器，所述微型工业摄像头和传感器分别无线连接有控制端。

可选的，所述夹爪内侧固定设有摩擦层，增大夹爪与管道外壁摩擦力。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明结构精简，大多数零件采用轻质材料，或者镂空，减轻重量的同时，能够节约成本。本发明利用舵机驱动可跨越法兰等相对较高的障碍物，越障灵活。安装有红外探测器摄像头，利用远程操控技术，可远距离控制管道机器人的爬管道运动，同时将场况及时传到操控端；利用传感系统，传感器检测到相应危险程度会及时进行预警。夹爪的抓握大小范围较大，可以适用多种尺寸的管道。综上所述，本发明结构精简，成本低，应用范围广，设计合理且易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明齿轮夹爪机构的结构示意图；

图3为本发明支撑机构的结构示意图；

图4为连接机构的结构示意图。

附图标记说明：1-齿轮夹爪机构；101-夹爪；102-固定壳体；103-第一舵机；104-第一齿轮；105-第二齿轮；106-第二舵机；2-支撑机构；201-第一支撑机架；202-第二支撑机架；3-连接机构；301-第一连接支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种管道外检测机器人，以解决上述现有技术存在的问题，结构精简、成本低、应用范围广、设计合理且易于实现的管道外检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种管道外检测机器人，参考附图1、附图2、附图3和附图4所示，其是由连接机构3、支撑机构2、驱动模块、检测模块和齿轮夹爪机构1组合而成的仿生结构，连接机构3包括第一连接支架301，连接机构3和第一连接支架301分别与两个支撑机构2铰接，类似于双腿结构，检测模块包括微型工业摄像头和传感器，微型工业摄像头和传感器分别无线连接有控制端。支撑机构2包括第一支撑机架201和第二支撑机架202，第一支撑机架201的底板和第二支撑机架202的底板固定连接，第一支撑机架201的两个侧板与连接机构3铰接，连接机构3上设有驱动模块，驱动模块包括驱动舵机，两个驱动舵机能够分别驱动两个支撑机构2的第一支撑机架201绕铰接点转动，驱动舵机的输出轴与对应的第一支撑机架201连接，驱动舵机接收控制端的指令运行，其能够带动第一支撑机架201转动，进而实现类似于机器人腿部的前后移动。齿轮夹爪机构1包括第一齿轮104、第二齿轮105，第一齿轮104传动连接第二舵机106，能够将第二舵机106的动力传输至夹爪101以实现其运动功能，夹爪101为半圆弧状结构，用于抱紧管道，夹爪101内侧固定设有摩擦层，增大夹爪101与管道外壁摩擦力。检测模块位于连接机构3上或分别位于两个支撑机构2中。特殊检测装置可于第二支撑机架202自行设置。

具体的，齿轮夹爪机构1还包括固定壳体102，第二支撑机架202底部与固定壳体102铰接，固定壳体102上设有第一舵机103，第一舵机103能够驱动固定壳体102与支撑机构2相对转动，第一舵机103处的结构相当于机器人的踝关节，其可以接收控制端的指令运动，进而驱动固定壳体102摆动设定角度，实现辅助前进和后退的目的；固定壳体102上设有啮合传动的第一齿轮104和第二齿轮105，第一齿轮104与第二舵机106传动连接；第一齿轮104和第二齿轮105远离支撑机构2一端均分别固定连接有一个夹爪101，第二舵机106驱动第一齿轮104转动，第一齿轮104啮合的第二齿轮105跟随转动，进而两个夹爪101跟随第一齿轮104和第二齿轮105同步相向运动或相背运动，实现对管道的夹持或松开。本发明具有多种运动能力，具体如下具体实施例所示。

实施例一：平地无障碍

具体实施时，本发明通过两个结构相同的夹爪101闭合固定于被检测管道上。位于前端支撑机构2上的两个夹爪101松开，在动力驱动下与该夹爪101连接的支撑机构2整体抬起，前伸，通过各单元连接传动增大角度，在前方更远处减小角度并重新抓合。位于后端的两个夹爪101以及与其连接的支撑机构2重复动作。依靠不断重复上述行动实现前进。保持连接机构3的水平状态，以保障检测模块的正常运行。

实施例二：竖直无障碍

本实施例中，位于前端支撑机构2上的两个夹爪101由闭合抓握状态转换为松开，在舵机驱动下向上抬起并下落抓握，与该夹爪101连接的支撑机构2相对连接机构3转动。固定后，位于后端支撑机构2上的两个夹爪101和其连接的支撑机构2重复动作，支撑机构2相对连接机构3转动。运动可使本发明实现垂直管道的爬行。保持连接机构3的水平状态，以保障检测模块的正常运行。

实施例三：平地跨障碍

本实施例中，通过舵机控制第一齿轮104、第二齿轮105，进而控制结构相同的前端两个夹爪101和后端两个夹爪101来实现抓握紧靠、不同时的松开，达到跨越的目的。通过支撑机构上的检测模块来判断前方是否遇到障碍，再判断是否进行运动。

实施例四：竖直跨障碍

本实施例中，通过舵机控制第一齿轮104、第二齿轮105，进而控制位于前端的两个夹爪101与后端的两个夹爪101来实现抓握紧靠、不同时的松开，外加急停防倒退系统，以及增大摩擦力，达到竖直跨越的目的。通过检测模块来判断前方是否遇到障碍，再判断是否进行运动。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。